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CN110949178A - 一种智能化锂电池并联管理控制系统及方法 - Google Patents

一种智能化锂电池并联管理控制系统及方法 Download PDF

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CN110949178A
CN110949178A CN201911282715.XA CN201911282715A CN110949178A CN 110949178 A CN110949178 A CN 110949178A CN 201911282715 A CN201911282715 A CN 201911282715A CN 110949178 A CN110949178 A CN 110949178A
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China
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battery
lithium
voltage
voltage difference
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CN201911282715.XA
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刘亚东
张成家
边朋朋
张朝旭
王泽伟
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Wuxi Dayang Electric Technology Co ltd
Chongqing Meishun Electronic Technology Co ltd
Original Assignee
Wuxi Dayang Electric Technology Co ltd
Chongqing Meishun Electronic Technology Co ltd
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Publication date
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Abstract

本发明属于锂电池管理技术领域，尤其涉及一种智能化锂电池并联管理控制系统及方法，该系统包括两个带有BMS的锂电池，两个锂电池并联，用于给电动车供电；两个锂电池分别为主电池与副电池，主电池的BMS与副电池的BMS通信连接；主电池的BMS包括采集单元、充电保护单元和放电保护单元；采集单元用于采集主电池的状态信息，还用于通过副电池的BMS采集副电池的状态信息；充电保护单元用于当锂电池充电时，判断两个锂电池的电压差是否超过预设的压差阈值，若超过，则控制电压较高的锂电池断开充电；放电保护单元用于当锂电池放电时，判断两个锂电池的电压差是否超过了预设的压差阈值，若超过，则控制电压较低的锂电池断开放电。

Description

一种智能化锂电池并联管理控制系统及方法
技术领域
本发明属于锂电池管理技术领域，尤其涉及一种智能化锂电池并联管理控制系统及方法。
背景技术
目前，电动车采用的都是锂电池进行供电，锂电池与镍镉、镍氢电池不太一样，因其能量密度高，对充放电要求很高。
市面上的电动自行车和电动摩托车都是采用单锂电池供电系统，锂电池供电系统出现问题后，会严重影响客户的使用体验；除此，单锂电池在大功率使用条件下，存在因为大电流放电而引起锂电池发热过度的问题。
但若使用双锂电池并联供电，随着使用时间的推移，两个锂电池的损耗会出现差异，这样一来，在使用过程中，两个并联的锂电池之间会出现电压差。并且，随着两个锂电池损耗的差异变大，电压差的差值也会越来越大，在充放电时，两个锂电池之间会出现内部互充的现象，不仅对锂电池的损耗很大，整个供电线路的稳定性也会受到影响,进而影响到电动车的使用安全。
发明内容
本发明针对现有技术随着两个锂电池损耗的差异变大，电压差的差值也会越来越大，在充放电时，两个锂电池之间会出现内部互充的现象，不仅对锂电池的损耗很大，整个供电线路的稳定性也会受到影响,进而影响到电动车的使用安全的问题，提供了一种智能化锂电池并联管理控制系统。
本发明提供的基础方案为：
一种智能化锂电池并联管理控制系统，包括带有BMS的锂电池；
锂电池的数量为两个，两个锂电池并联，用于给电动车供电；两个锂电池分别为主电池与副电池，主电池的BMS与副电池的BMS通信连接；
主电池的BMS包括采集单元、充电保护单元和放电保护单元；
采集单元用于采集主电池的状态信息，还用于通过副电池的BMS采集副电池的状态信息，状态信息包括电压信息；
充电保护单元用于当锂电池充电时，根据采集的电压信息，判断两个锂电池的电压差是否超过预设的压差阈值，若超过，则控制电压较高的锂电池断开充电；
放电保护单元用于当锂电池放电时，根据采集的电压信息，判断两个锂电池的电压差是否超过了预设的压差阈值，若超过，则控制电压较低的锂电池断开放电。
名词解释：BMS，即锂电池自带的电池管理系统，通过BMS，可以采集锂电池的状态信息，并控制锂电池充电、放电或断开。
基础方案工作原理及有益效果：
正常情况下，两个并联的锂电池共同为电动车供电，和单个锂电池供电相比，可以减少单个锂电池的发热，进而减少安全隐患。
在锂电池放电，即锂电池为电动车供电时，主电池的BMS的采集单元采集两个锂电池的电压信息后，主电池的BMS的放电保护单元根据锂电池的电压信息，判断两个锂电池之间的电压差是否超过了预设的压差阈值。若两个锂电池之间的电压差超过了预设的压差阈值，则说明锂电池之间存在互充的风险。
此时，放电保护单元控制电压较低的锂电池断开放电，由电压较高的锂电池单独供电；当两个锂电池之间的电压差小于压差阈值时，锂电池之间不存在互充风险时，再由两个锂电池一起供电。这样，可避免两个锂电池放电时出现互充，影响锂电池的使用寿命及电动车的稳定性，降低电动车的使用风险。
同理，当对锂电池充电时，采集单元采集两个锂电池的电压信息后，充电保护单元根据电压信息判断两个锂电池之间的电压差是否超过了预设的压差阈值。若两个锂电池之间的电压差超过了预设的压差阈值，则说明锂电池之间存在互充的风险。此时，充电保护单元控制电压较高的锂电池断开充电，单独对电压较低的锂电池充电；当两个锂电池之间的电压差小于压差阈值时，锂电池之间不存在互充风险时，再对两个锂电池一起充电。可避免两个锂电池充电时出现互充，影响锂电池的使用寿命。
其中，压差阈值的具体数值，本领域技术人员可依据电动车的具体型号以及锂电池的具体容量，具体设置。
和现有技术相比，本申请在锂电池充放电时，可规避锂电池之间的互充，减少锂电池的损耗，同时使电动车使用起来更加稳定。
进一步，采集单元采集的状态信息还包括锂电池的温度；
主电池的BMS还包括切换单元，切换单元内预存有温度阈值，切换单元用于当电压较高的锂电池单独供电，且电压较高的锂电池工作温度超过温度阈值时，控制电压较低的锂电池开启放电，并在X秒后，控制电压较高的锂电池断开放电。
当放电保护单元断开电压较低的锂电池后，电动车处于单锂电池供电的模式，在车速较快的情况下，容易出现存在因为大电流放电而引起供电的锂电池(即电压较高的锂电池)发热过度的问题。
此时，若电压较高的锂电池工作温度超过了温度阈值，切换单元会通电压较低的锂电池，并在X秒后，断开电压较高的锂电池，从而完成供电锂电池的切换，避免电压较高的锂电池温度过高。
进一步，切换单元还用于当电压较低的锂电池单独供电，且电压较低的锂电池工作温度超过温度阈值时，控制电压较高的锂电池开启放电，并在X秒后，控制电压较低的锂电池断开放电。
由于切换为电压较低的锂电池单独供电后，也存在锂电池温度过高的风险。通过这样的设置，当电压较低的锂电池单独供电时且温度较高时，控制器的切换单元同样会进行供电锂电池的切换，从而防止供电锂电池温度过高。
进一步，还包括控制器，控制器与主电池的BMS通信；控制器包括限速提示单元，限速提示单元内预存有限速值，限速提示单元用于当主电池或副电池单独放电时，发出请勿超出限速值的提示。
当主电池或副电池单独放电时，电动车处于单个锂电池供电的状态，如果电动车行驶的速度超过限速值，供电的锂电池会产生大量的热量，影响锂电池的使用寿命，还会影响电动车的稳定性。此时，控制器的限速提示单元发出请勿超出限速值的提示，可防止出现上述情况。
进一步，主电池的BMS还包括异常判断单元和锂电池保护单元；
异常判断单元用于根据锂电池的状态信息，对锂电池的状态进行判断；
锂电池保护单元用于当异常判断单元的判断结果为锂电池状态异常时，控制状态异常的锂电池断开放电或断开充电。
这样，当锂电池的状态存在异常(如过流、过压或短路)时，控制器的异常判断单元可及时发现，锂电池保护单元则会及时控制该异常状态的锂电池断开放电或断开充电，进而降低电动车的使用风险。
基于上述系统，本申请还提供了一种智能化锂电池并联管理控制方法，包括：
采集步骤，采集两个锂电池的状态信息，状态信息包括电压信息；
充电保护步骤，锂电池充电时，根据采集的电压信息，判断两个锂电池的电压差是否超过了预设的压差阈值，若超过，则控制电压较高的锂电池断开充电；
放电保护步骤，锂电池放电时，根据采集的电压信息，判断两个锂电池的电压差是否超过了预设的压差阈值，若超过，则控制电压较低的锂电池断开放电。
和现有技术相比，使用本方法，在锂电池充放电时，可规避锂电池之间的互充，减少锂电池的损耗，同时使电动车使用起来更加稳定。
进一步，采集步骤采集的状态信息还包括锂电池的温度；
还包括切换步骤，当电压较高的锂电池单独供电，且电压较高的锂电池工作温度超过温度阈值时，控制电压较低的锂电池开启放电，并在X秒后，控制电压较高的锂电池断开放电。
若电压较高的锂电池工作温度超过了温度阈值，切换步骤会控制电压较低的锂电池开启放电，并在X秒后，控制电压较高的锂电池断开放电，从而完成供电锂电池的切换，避免电压较高的锂电池温度过高。
进一步，切换步骤中，当电压较低的锂电池单独供电，且电压较低的锂电池工作温度超过温度阈值时，控制电压较高的锂电池开启放电，并在X秒后，控制电压较低的锂电池断开放电。
这样，当电压较低的锂电池单独供电时且温度较高时，切换步骤同样会进行供电锂电池的切换，从而防止供电锂电池温度过高。
进一步，还包括限速提示步骤，当主电池或副电池单独放电时，发出请勿超出限速值的提示。
当主电池或副电池单独放电时，发出请勿超出限速值的提示，可防止出现供电的锂电池产生大量热量，影响锂电池的使用寿命，并影响电动车的稳定性的情况。
进一步，还包括异常判断步骤和锂电池保护步骤；
异常判断步骤，根据锂电池的状态信息，对锂电池的状态进行判断；
锂电池保护步骤，当异常判断步骤的判断结果为锂电池状态异常时，控制状态异常的锂电池断开放电或断开充电。
这样，当锂电池的状态存在异常(如过流、过压或短路)时，会及时将该异常状态的锂电池断开放电或断开充电，进而降低电动车的使用风险。
附图说明
图1为本发明一种智能化锂电池并联管理控制系统实施例一的逻辑框图；
图2为本发明一种智能化锂电池并联管理控制系统实施例二的逻辑框图；
图3为本发明一种智能化锂电池并联管理控制方法实施例二的流程图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
实施例一
如图1所示，一种智能化锂电池并联管理控制系统，包括两个并联的锂电池。
两个并联的锂电池用于给电动车供电，两个锂电池均带有BMS。两个锂电池分别为主电池与副电池，主电池的BMS与副电池的BMS通信。
主电池的BMS包括采集单元、充电保护单元、放电保护单元、切换单元、异常判断单元和锂电池保护单元。
采集单元用于采集主电池的状态信息，还用于通过副电池的BMS采集副电池的状态信息，状态信息包括电压、电流和温度。
充电保护单元用于当锂电池充电时，根据采集的电压信息，判断两个锂电池的电压差是否超过预设的压差阈值，若超过，则控制电压较高的锂电池断开充电。
放电保护单元用于当锂电池放电时，根据采集的电压信息，判断两个锂电池的电压差是否超过预设的压差阈值，若超过，则控制电压较低的锂电池断开放电。
切换单元内预存有温度阈值，切换单元用于当电压较高的锂电池单独供电，且电压较高的锂电池工作温度超过温度阈值时，控制电压较低的锂电池开启放电，并在X秒后，控制电压较高的锂电池断开放电。
切换单元还用于当电压较低的锂电池单独供电，且电压较低的锂电池工作温度超过温度阈值时，控制电压较高的锂电池开启放电，并在X秒后，控制电压较低的锂电池断开放电。
异常判断单元用于根据锂电池的状态信息，对锂电池的状态进行判断；
锂电池保护单元用于当异常判断单元的判断结果为锂电池状态异常时，控制状态异常的锂电池断开放电或断开充电。
正常情况下，两个并联的锂电池共同为电动车供电，和单个锂电池供电相比，可以减少单个锂电池的发热，进而减少安全隐患。
在锂电池放电，即锂电池为电动车供电时，采集单元采集锂电池的电压信息后，放电保护单元根据电压信息，判断两个锂电池之间的电压差是否超过了预设的压差阈值。若两个锂电池之间的电压差超过了预设的压差阈值，则说明锂电池之间存在互充的风险。
此时，放电保护单元控制电压较低的锂电池断开放电，由电压较高的锂电池单独供电；当两个锂电池之间的电压差小于压差阈值时，锂电池之间不存在互充风险时，再由两个锂电池一起供电。这样，可避免两个锂电池放电时出现互充，影响锂电池的使用寿命及电动车的稳定性，降低电动车的使用风险。
同理，当对锂电池充电时，采集单元采集两个锂电池的电压信息后，充电保护单元根据电压信息判断两个锂电池之间的电压差是否超过了预设的压差阈值。若两个锂电池之间的电压差超过了预设的压差阈值，则说明锂电池之间存在互充的风险。此时，充电保护单元控制电压较高的锂电池断开充电，单独对电压较低的锂电池充电；当两个锂电池之间的电压差小于压差阈值时，锂电池之间不存在互充风险时，再对两个锂电池一起充电。可避免两个锂电池充电时出现互充，影响锂电池的使用寿命。
其中，压差阈值的具体数值，本领域技术人员可依据电动车的具体型号以及锂电池的具体容量，具体设置。
单锂电池供电时，若电压较高的锂电池工作温度超过了温度阈值，控制器的切换单元会通电压较低的锂电池，并在X秒后，断开电压较高的锂电池，从而完成供电锂电池的切换，避免电压较高的锂电池温度过高。X的具体数值，本领域技术人员可依据电动车的具体型号以及锂电池的具体容量，具体设置。
由于切换为电压较低的锂电池单独供电后，也存在锂电池温度过高的风险。通过这样的设置，当电压较低的锂电池单独供电时且温度较高时，控制器的切换单元同样会进行供电锂电池的切换，从而防止供电锂电池温度过高。
除此，当锂电池的状态存在异常(如过流、过压或短路)时，控制器的异常判断单元可及时发现，锂电池保护单元则会及时控制该异常状态的锂电池断开放电，进而降低电动车的使用风险。
和现有技术相比，本申请在锂电池充放电时，可规避锂电池之间的互充，减少锂电池的损耗，同时使电动车使用起来更加稳定。
实施例二
如图2所示，与实施例一不同的是，本实施例中的系统还包括控制器，控制器与主电池BMS通信。本实施例中，控制器为电动车自带控制器，在其他实施例中，也可以使用单片机等控制器。
控制器包括限速提示单元，限速提示单元内预存有限速值，限速提示单元用于当主电池或副电池单独放电时，发出请勿超出限速值的提示。本实施例中，限速提示单元与电动车的车载显示屏通信，限速提示单元发出提示时，车载显示屏上显示请勿超速的文字提示。
当放电保护单元断开电压较低的锂电池时，电动车处于单个锂电池供电的状态，如果电动车行驶的速度超过限速值，供电的锂电池会产生大量的热量，影响锂电池的使用寿命，还会影响电动车的稳定性。因此，当放电保护单元断开电压较低的锂电池时，控制器的限速提示单元发出请勿超出限速值的提示，可防止出现上述情况。限速值的具体数据，本领域技术人员可依据电动车的具体型号以及锂电池的具体容量，具体设置。
如图3所示，基于上述系统，本实施例还提供一种智能化锂电池并联管理控制方法，包括：
采集步骤，采集两个锂电池的状态信息，状态信息包括电压、电流和温度；
充电保护步骤，锂电池充电时，根据采集的电压信息，判断两个锂电池的电压差是否超过预设的压差阈值，若超过，则控制电压较高的锂电池断开充电；
放电保护步骤，锂电池放电时，根据采集的电压信息，判断两个锂电池的电压差是否超过预设的压差阈值，若超过，则控制电压较低的锂电池断开放电；
限速提示步骤，当主电池或副电池单独放电时，发出请勿超出限速值的提示；
切换步骤，当电压较高的锂电池单独供电，且电压较高的锂电池工作温度超过温度阈值时，控制电压较低的锂电池开启放电，并在X秒后，控制电压较高的锂电池断开放电；当电压较低的锂电池单独供电，且电压较低的锂电池工作温度超过温度阈值时，控制电压较高的锂电池开启放电，并在X秒后，控制电压较低的锂电池断开放电。
异常判断步骤，根据锂电池的状态信息，对锂电池的状态进行判断；
锂电池保护步骤，当异常判断步骤的判断结果为锂电池状态异常时，控制状态异常的锂电池的BMS断开放电或断开充电。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一种智能化锂电池并联管理控制系统，包括带有BMS的锂电池；其特征在于：
锂电池的数量为两个，两个锂电池并联，用于给电动车供电；两个锂电池分别为主电池与副电池，主电池的BMS与副电池的BMS通信连接；
主电池的BMS包括采集单元、充电保护单元和放电保护单元；
采集单元用于采集主电池的状态信息，还用于通过副电池的BMS采集副电池的状态信息，状态信息包括电压信息；
充电保护单元用于当锂电池充电时，根据采集的电压信息，判断两个锂电池的电压差是否超过预设的压差阈值，若超过，则控制电压较高的锂电池断开充电；
放电保护单元用于当锂电池放电时，根据采集的电压信息，判断两个锂电池的电压差是否超过了预设的压差阈值，若超过，则控制电压较低的锂电池断开放电。
2.根据权利要求1所述的智能化锂电池并联管理控制系统，其特征在于：采集单元采集的状态信息还包括锂电池的温度；
主电池的BMS还包括切换单元，切换单元内预存有温度阈值，切换单元用于当电压较高的锂电池单独供电，且电压较高的锂电池工作温度超过温度阈值时，控制电压较低的锂电池开启放电，并在X秒后，控制电压较高的锂电池断开放电。
3.根据权利要求2所述的智能化锂电池并联管理控制系统，其特征在于：切换单元还用于当电压较低的锂电池单独供电，且电压较低的锂电池工作温度超过温度阈值时，控制电压较高的锂电池开启放电，并在X秒后，控制电压较低的锂电池断开放电。
4.根据权利要求3所述的智能化锂电池并联管理控制系统，其特征在于：还包括控制器，控制器与主电池的BMS通信；控制器包括限速提示单元，限速提示单元内预存有限速值，限速提示单元用于当主电池或副电池单独放电时，发出请勿超出限速值的提示。
5.根据权利要求1所述的智能化锂电池并联管理控制系统，其特征在于：主电池的BMS还包括异常判断单元和锂电池保护单元；
异常判断单元用于根据锂电池的状态信息，对锂电池的状态进行判断；
锂电池保护单元用于当异常判断单元的判断结果为锂电池状态异常时，控制状态异常的锂电池断开放电或断开充电。
6.一种智能化锂电池并联管理控制方法，其特征在于，包括：
采集步骤，采集两个锂电池的状态信息，状态信息包括电压信息；
充电保护步骤，锂电池充电时，根据采集的电压信息，判断两个锂电池的电压差是否超过了预设的压差阈值，若超过，则控制电压较高的锂电池断开充电；
放电保护步骤，锂电池放电时，根据采集的电压信息，判断两个锂电池的电压差是否超过了预设的压差阈值，若超过，则控制电压较低的锂电池断开放电。
7.根据权利要求6所述的智能化锂电池并联管理控制方法，其特征在于：采集步骤采集的状态信息还包括锂电池的温度；
还包括切换步骤，当电压较高的锂电池单独供电，且电压较高的锂电池工作温度超过温度阈值时，控制电压较低的锂电池开启放电，并在X秒后，控制电压较高的锂电池断开放电。
8.根据权利要求7所述的智能化锂电池并联管理控制方法，其特征在于：切换步骤中，当电压较低的锂电池单独供电，且电压较低的锂电池工作温度超过温度阈值时，控制电压较高的锂电池开启放电，并在X秒后，控制电压较低的锂电池断开放电。
9.根据权利要求8所述的智能化锂电池并联管理控制方法，其特征在于：还包括限速提示步骤，当主电池或副电池单独放电时，发出请勿超出限速值的提示。
10.根据权利要求6所述的智能化锂电池并联管理控制方法，其特征在于：还包括异常判断步骤和锂电池保护步骤；
异常判断步骤，根据锂电池的状态信息，对锂电池的状态进行判断；
锂电池保护步骤，当异常判断步骤的判断结果为锂电池状态异常时，控制状态异常的锂电池断开放电或断开充电。
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